当前位置 ->§ 7 晶体学基础 -> 7.1 晶体结构的周期性和点阵 -> 7.1.2 点阵与结构单元

二.点阵与结构单元


1895年 Roentgen发现X射线,1912年Bragg首次用X射线衍射测定晶体结构,标志现代晶体学的创立。晶体内部原子、分子结构的基本单元,在三维空间作周期性重复排列,我们可用一种数学抽象——点阵来研究它。若晶体内部结构的基本单元可抽象为一个或几个点,则整个晶体可用一个三维点阵来表示。

点阵是一组无限的点,点阵中每个点都具有完全相同的周围环境。在平移的对称操作下,(连结点阵中任意两点的矢量,按此矢量平移),所有点都能复原,满足以上条件的一组点称为点阵。

我们观察图7-2的二维平面几组点,在(a)组点中,每个点周围的环境不完全相同,所以不是点阵点,(b)组与(C)组点,每个点的周围环境都相同,平移矢量a、b作用后,图形都能复原,所以是点阵。

图7-2

我们研究的晶体含有各种原子、分子,它们按某种规律排列成基本结构单元,我们可按结构基元抽象为点阵点。

    我们先观察二维周期排列的一些原子、分子。(a)为金属Cu的一层平面排列,每个Cu原子可抽取一个点阵点。在二维平面中,可将点阵点连接成平面格子。

图7-3 二维周期排列的晶体结构及平面格子

我们研究的晶体含有各种原子、分子,它们按某种规律排列成基本结构单元,我们可按结构基元抽象为点阵点。

    我们先观察二维周期排列的一些原子、分子。(a)为金属Cu的一层平面排列,每个Cu原子可抽取一个点阵点。在二维平面中,可将点阵点连接成平面格子。

图7-4

请注意:六方格子包含了六重旋转轴的对称性,每个点阵点周围有6个点阵点相邻,但六方格子的基本单位必须取平行四边形。

讨论二维点阵结构后,进一步分析晶体结构。晶体结构是在三维空间伸展的点阵结构。由晶体结构抽取的空间点阵中,一定可以找出与3个基本周期对应的3个互不平行的矢量a、b、c。与空间点阵相应的平移群是:

Tmnp=ma+nb+pc    m,n,p=0, ±1,±2……

平移a、b、c矢量将点阵点相互连结起来,可将空间点阵划分为空间格子,空间格子将晶体结构截成一个包含相同内容的单位,这个基本单位叫晶胞。 

图7-5 空间点群

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